Myślę, że samo dotknięcie nie zbliża powierzchni wystarczająco. Powierzchnia metalu zwykle nie jest idealna. Może ma warstwę tlenku, która jest odporna na jakąkolwiek reakcję. Jeśli metal jest wyjątkowo czysty i jeśli umieścisz dwa jego kawałki bardzo blisko siebie, połączą się ze sobą. Nazywa się to również spawaniem na zimno.

Więcej informacji:

• Co zapobiega sklejaniu się dwóch kawałków metalu?
• Spawanie na zimno

Robią, jak powiedział Feynman. Jeśli masz dwa idealnie wypolerowane kawałki miedzi i połączysz je ze sobą, zgrzeją się automatycznie (atomy miedzi nie będą wiedzieć, do jakiego kawałka należą).

Ale w prawdziwym życiu oleje, tlenki i inne zanieczyszczenia nie pozwalają na ten proces.

Znalazłem to! Przeczytaj własne słowa Feynmana (gdzie $ \ mu $ = współczynnik tarcia):

Jeśli próbujemy uzyskać absolutnie czystą miedź, jeśli wyczyścimy i wypolerujemy powierzchnie, odgazujemy materiały w próżni, i podejmiemy wszelkie możliwe środki ostrożności, nadal nie otrzymamy $ \ mu $. Bo jeśli przechylimy aparat nawet do pozycji pionowej, suwak nie spadnie - dwa kawałki miedzi sklejają się ze sobą! Współczynnik $ \ mu $, który jest zwykle mniejszy od jedności dla względnie twardych powierzchni, staje się kilka razy równy jedności! Przyczyną tego nieoczekiwanego zachowania jest to, że kiedy stykające się atomy są tego samego rodzaju, nie ma możliwości, aby atomy „wiedziały”, że znajdują się w różnych kawałkach miedzi. Kiedy są inne atomy, w tlenkach i tłuszczach oraz bardziej skomplikowane cienkie warstwy powierzchniowe zanieczyszczeń pomiędzy nimi, atomy „wiedzą”, kiedy nie znajdują się w tej samej części. Kiedy weźmiemy pod uwagę, że to siły pomiędzy atomami utrzymują miedź w postaci ciała stałego, powinno być jasne, że niemożliwe jest uzyskanie odpowiedniego współczynnika tarcia dla czystych metali.

To samo zjawisko można zaobserwować w prostym, domowym eksperymencie z płaską szklaną płytką i szklanym kubkiem. Jeśli zastawkę postawimy na talerzu i pociągniemy razem z pętelką ze sznurka, ślizga się dość dobrze i można wyczuć współczynnik tarcia; jest trochę nieregularny, ale jest to współczynnik. Jeśli teraz zwilżimy szklaną płytkę i dno kubka i ponownie pociągniemy, stwierdzimy, że się zacina, a jeśli przyjrzymy się uważnie, znajdziemy zadrapania, ponieważ woda jest w stanie usunąć tłuszcz i inne zanieczyszczenia z powierzchni, i wtedy naprawdę mamy kontakt szkło-szkło; ten kontakt jest tak dobry, że trzyma się mocno i jest odporny na rozdzielanie do tego stopnia, że ​​szkło jest rozerwane; to znaczy tworzy rysy.

Źródło: http://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_12.html

Z dwóch powodów:

• Tlenki
• Chropowatość powierzchni

Jeśli powierzchnia jest szorstka, większość powierzchnia dotyka szczeliny powietrznej między nimi, a nie przeciwległej powierzchni. Wiązanie może tworzyć się na stykających się „szczytach”, ale będzie słabe w porównaniu z resztą metalu, ponieważ bardzo mała część powierzchni faktycznie związała.

Ponadto powierzchnie metalowe adsorbują tlen i tworzą na powierzchni monowarstwy tlenków / tlenu. W rzeczywistości jest to widoczny proces z metalami, takimi jak sód i potas (kolor zmienia się w krótkim czasie). Jednak w przypadku wszystkich metali nadal występuje w wystarczającym stopniu tworzenie się tlenków, ponieważ metale krawędziowe nie spełniają całkowicie swoich wartościowości. Nawet pojedyncza warstwa zaadsorbowanego tlenu wystarczy, aby zapobiec spawaniu powierzchni.

Jeśli dwie czyste, płaskie powierzchnie metalowe zostaną połączone (zwykle w próżni), to rzeczywiście spawanie na zimno. Jest to trudne do osiągnięcia w przypadku obiektów makroskopowych ze względu na wymóg idealnej płaskości, ale nadal jest możliwe. W praktyce jest częściej używany do spawania małych rzeczy.

Uważam, że tak właśnie dzieje się w złoceniu, ze względu na specjalne właściwości złota (plastyczność i brak korozji).

Ekstremalnie płaskie powierzchnie mogą sklejać się ze sobą z powodu siłami Van der Waalsa, a także ciśnieniem powietrza. Kiedyś przypadkowo skleiłem ze sobą dwa kwarcowe okienka optyczne i miałem niesamowity czas, aby je rozdzielić.

Nie mogę komentować, ponieważ nie mam reputacji, ale mam pewną istotną wiedzę z moich badań w materiałoznawstwie.

Dodając do tego, co powiedział DumpsterDoofus, jest to bardzo łatwe do połączenia dwóch kawałków szkła lub polimeru, jeśli bardzo dobrze je wyczyścisz i zjonizujesz powierzchnię. Spójrz na polimeryzację plazmową.

Co więcej, zdziwiłbyś się, ile „mazi” faktycznie znajduje się na powierzchni danego kawałka materiału w standardowych warunkach atmosferycznych. Jest powód, dla którego wiele technik charakteryzacji materiałów powierzchniowych wymaga ultra-wysokiej próżni, ponieważ przypominam sobie, że to około 1 warstwa atomowa na sekundę osadzania poniżej 10 $ ^ {- 6} \, \ mathrm {torr} $ ( źródło). Jeśli chcesz, aby dwa metale związały się bez stosowania ciepła lub siły, musisz uzyskać lepszą próżnię, a następnie oczyścić warstwę tlenku.

Zdziwiłbyś się również, ile materiału organicznego jest pokrywające powierzchnię wszystkiego wokół ciebie. Twoje palce wytwarzają olej i przyklejają się do powierzchni wszystkiego, czego dotkniesz, a twoja martwa skóra cały czas odpada i pokrywa rzeczy wokół ciebie. Możesz to zauważyć, jeśli weźmiesz metalową próbkę do SEM i wystrzelisz w nią elektrony, aby uzyskać obraz powierzchni. Jeśli na powierzchni znajduje się materiał organiczny, po pewnym czasie obszar, w którym wystrzeliłeś elektrony, stanie się ciemny. Możesz to zauważyć, oddalając się lub przesuwając. Wynika to z zanieczyszczenia węglowodorami, zwykle z olejków na palcach.

Metale o idealnie czystych powierzchniach będą łączyć się ze sobą, tak jak wyjaśniłeś, ale tak nie jest w prawdziwym życiu, ponieważ powierzchnia metalu jest blokowana przez cienką warstwę tlenu.

Podobnie jak w przypadku rdzy, cienkie warstwy tlenu pokrywają każdą metalową powierzchnię w kontakcie.

Wiązanie to coś więcej niż wymiana elektronów. Zwłaszcza, że ​​elektrony wchodzące w skład chmury elektronowej nie biorą udziału w wiązaniach kryształów.

Wszystkie metale są w zasadzie kryształami - mają odpowiednią siatkę, aby zespawać dwie części, trzeba by zbudować wspólną siatkę (przynajmniej tam, gdzie są spawane). Kiedy dobrze spawasz, tworzysz fazę ciekłą pomiędzy (przez ciepło lub prąd), która krystalizuje.

Mogę się mylić, ale to zgrzewanie można zaobserwować. Na przykład, jeśli masz jakieś stare żelazne śruby, które są wkręcone w element również wykonany z żelaza (i nie są odpowiednio naoliwione), po pewnym czasie mogą być bardzo trudne do odkręcenia, podobno przez dyfuzję atomów między obiema częściami, co było łatwe z powodu tej samej struktury kratowej. Jeszcze raz: słyszałem to jako anegdotę na jakimś wykładzie z fizyki, ale nie szukałem dalszych dowodów.

Aby dodać do pomysłów innych na ten temat, myślę, że pojęcie „Potencjał powierzchniowy” również odgrywa w tym dużą rolę. Szorstkość zakłóca potencjał powierzchni materiału, ponieważ tworzy szczeliny, w których dwa metale nie mogą się połączyć. Obniża to potencjał powierzchni materiału.

Materiały takie jak tlenki, oleje i inne pozostałości, które można znaleźć na metalach, również obniżają potencjał powierzchni materiału. Ten potencjał powierzchniowy można zmniejszyć poprzez interakcje Van Der Waala, interakcje jonowe i inne polarne niepolarne interakcje na poziomie molekularnym. Każda cząsteczka, która styka się z metalem, niezależnie od tego, czy jest to powietrze znajdujące się na powierzchni, czy między szczelinami z powodu szorstkości lub pozostałości, ma potencjał, aby zmniejszyć swój potencjał powierzchni.

Przykład: Rozważ wiązanie w metalu, który jest dla ciebie łatwiejszy (w półprzewodniku), gdzie jesteś przyzwyczajony do rysowania wiązań Si-Si do każdego sąsiedniego atomu, jednak NA POWIERZCHNI atomu elektrony nie mogą wiązanie, ponieważ nie ma już dostępnych elektronów. Powoduje to, że powierzchnie metalu lub innych materiałów, takich jak półprzewodniki, są wyjątkowo reaktywne: tworząc w ten sposób warstwy tlenków lub zmniejszając ich potencjał powierzchniowy poprzez wspomniane wcześniej interakcje atom-atom, atom-cząsteczka. (Łatwiej jest wziąć pod uwagę krzem, ponieważ ma on elektrony, które są „uważane” za przyłączone do jądra, a nie czysty metal przejściowy, który ma „wolne elektrony”, których ludzie nie uważają za przyłączone do jądra.

Podczas gdy zwykły kontakt między metalami nie wystarcza do połączenia większości metali, ruch względny zapewni stopienie między metalami (przy małych kontaktach). Częstym zjawiskiem jest zatarcie urządzeń mechanicznych z powodu niewystarczającego smarowania.

Nie sądzę, aby śruby przylegały z powodu łączenia metalu z metalem - jest to przeważnie proste odkształcenie, szczególnie gwintu i korpusu śruby. Zniszcz śrubę i włóż ją w ciasną przestrzeń, a nie wykręcisz się ponownie.

To zależy od czystości metalu. Jeśli powierzchnia jest dobrze wypolerowana, rzeczywiście można połączyć ją z sąsiednimi kawałkami metalu. Jeśli jednak na powierzchni znajdują się tlenki i inne zanieczyszczenia, wiązanie nie jest możliwe. Można to wytłumaczyć energią powierzchniową metalu. Cóż, widać, że metale są spajane w metalurgii proszków.